한국과학기술원(KAIST·총장 이광형)은 김경민 신소재공학과 교수팀이 모트 전이 반도체의 확률적 거동을 이용한 진성 난수(True Random Number) 생성기 개발에 성공했다고 18일 밝혔다.
전자기기들이 초연결되는 메타버스 시대에는 대량 데이터가 실시간으로 오가 고도화된 데이터 보안과 암호화 기술이 뒷받침돼야 한다.
현재 대부분 난수는 소프트웨어(SW)로 생성되는데, 해독을 통해 쉽게 예측할 수 있어 보안 및 개인 정보 침해에 위협이 크다. 진성 난수는 자연의 무작위적인 물리적 현상으로부터 얻어지는, 인간이 예측할 수 없는 난수다.
연구팀은 진성 난수를 추출하기 위해 모트 전이 소재에 주목했다. 모트 전이 소재는 특정 온도에서 전기전도도가 부도체에서 도체로 전이하는 소재다. 전류를 흘려 가열하면 부도체 상태와 도체 상태가 주기적으로 변하는 상태 진동 현상을 관찰할 수 있다. 가열과 냉각이 반복될 때 열 생성과 발산을 예측 할 수 없다.
연구팀은 이와 같은 모트 전이 소재에서의 예측 불가능한 특성을 진성 난수로 변환해주는 프로토타입의 진성 난수 생성기를 설계 및 제작해 진성 난수를 성공적으로 수집했다.
이런 진성 난수 생성기는 반도체 칩 형태로 제작, 기존 전자기기와 호환할 수 있으며 휴대전화 등 전자기기의 보안을 위한 암호화 하드웨어(HW)로 사용할 수 있을 것으로 기대된다.
공동 제1 저자인 김광민 KAIST 신소재공학과 석사과정과 인재현 박사과정은 “모트 전이 반도체를 기반으로 하는 진성 난수 생성기는 25마이크로초 마다 5.22 나노줄(nJ) 에너지로 1개 난수를 생성할 수 있는데 이는 기존 기술에 대비 최소 2.5배 이상 빠르고, 1800분의 1 수준의 에너지로 저전력 동작이 가능하다” 며 “이는 저항 변화 메모리의 셀렉터 등 제한된 분야에서만 사용되던 모트 전이 소재를 진성 난수 생성기에 적합하다는 것을 입증한 결과로 새로운 HW 보안용 소재 개발 분야를 개척한 의의가 있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
